第10章齿轮传动(2)

1、9 轮齿的失效形式轮齿的失效形式1. 轮齿折断u 过载折断u 疲劳折断2. 齿面点蚀u接触应力疲劳裂纹扩展剥落应力变化特征脉动循环对称循环单向工作双向工作避免措施：1) r，消除刀痕;2) 轴刚度；3) 合适的热处理， 保持芯材韧性;4) 喷丸、滚压， 强化齿根。避免措施：1) HB;2) 润滑油粘度 ；3) 高速传动，喷油润滑； 开式齿轮传动，磨损快， 点蚀少减。轮齿式效形式3. 齿面胶合4. 磨损提高抗胶合能力措施：1) HB， 减小粗糙度;2) 低转速，大黏度润滑油， 高转速，润滑油加抗胶 合添加剂。减磨措施：1) 闭式传动;2) 减小粗糙度;3) 良好润滑。轮齿式效形式主动轮被动轮12

2、摩擦力方向引起材料由上下向中部流动5. 齿面塑性变形发生场合： 1)低硬度; 2) 重载; 3) 起动频繁，发生原因： 应力过大，轮齿 材料处于屈服状 态产生齿面或齿 体塑性流动。永久变形轮齿式效形式摩擦力方向引起材料由中部向上下流动10 直齿圆柱齿轮传动受力分析及强度计算直齿圆柱齿轮传动受力分析及强度计算一、轮齿上的作用力1(主动)T12(从动)FnFtFrO2O1d1/2d2/2FnFnCttN1N2O2O1d1/2CttN1N21(主动)T1略摩擦力，法向力正交分解：tgFFdTFtrt112法向力costnFF 方向：Ft: 主动轮与运动方向相反； 从动轮与运动方向相同。Fr: 指向各

3、自的轴心。作用力及计算载荷作用力及计算载荷作用力及计算载荷2二、二、 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算直齿圆柱齿轮接触强度计算1、零件的接触应力b1FaH1H2bFaH1H212接触应力（赫兹应力）222121211111EEbFnH泊松比弹性模量针对失效方式：疲劳点蚀。接触应力：222121211111EEbFnH节点处易点蚀N1AOCrbrcos2cos11dTFFtn1 = r1 sin, 2 = r2 sin以KFt 代替Ft材 料钢球墨铸铁灰铸铁E(N/mm2)2.06105 1.78105 1.18105 0.30.30.3直齿圆柱齿轮接触强度计

4、算二、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算MPaibaKTiHH) 1(335213得一对钢制齿轮齿面接触强度验算公式：考虑配对材料的和E钢对铸铁时系数为285,铸铁对铸铁时为250设计公式：齿宽系数：aba代入上式得：mmiKTiaaH312335) 1(轻型减速器：a=0.20.4;中型减速器：a=0.40.6;重型减速器： a=0.8;特殊情况： a=11.2;直齿圆柱齿轮接触强度计算许用接触应力H见教材195页表9-5令YF=齿形系数6 直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算 力学模型 全部载荷由一对齿承担； 重合度大于1，齿顶工作时相邻齿同时工作，但考虑到

5、误差，以一对齿计较安全。FnF1F230o30os1lFn忽略压应力的影响危险截面rbO 轮齿为悬臂梁，弯压组合受力 弯矩：nlKFMcos6弯曲截面系数：21bsW弯曲应力直齿圆柱齿轮弯曲强度计算 弯曲应力coscos6coscos6cos6222msmlbmKFbslKFbslKFWM1t1t1nF()两齿轮的YF1和YF2，F1和F2不同，故二齿轮应分别验算！注意直齿圆柱齿轮弯曲强度计算1. 验算公式MPazbmYKTmbdYKTHFFF221211111 12 30 100 4003.73.32.21.7Z(Zv)实际根切极限实际根切极限标准齿轮斜齿轮和锥齿轮按当量齿数确定YFYF的确

6、定：或教材198页表9-6直齿圆柱齿轮弯曲强度计算2. 设计公式引入齿宽系数 a=b/ammziYKTmFaF3211) 1(41. 代入 和 中较大者；2. 弯曲疲劳极限的确定注意材料和热 处理方法。注意11FFY22FFY圆整为标准模数F许用弯曲应力，见200页表9-7直齿圆柱齿轮弯曲强度计算& 设计准则u 软齿面（HBS350）：易出现点蚀，按接触疲劳强度设计， 用弯曲疲劳强度校核；u 硬齿面（HBS350）：抗点蚀能力强，按弯曲疲劳强度校核， 用接触疲劳强度设计；4 闭式齿轮传动4 开式齿轮传动 只进行弯曲强度计算，许用应力降至闭式齿轮的7080%.43一. 斜齿轮齿廓曲面的形成及啮合

7、特点rbBAAKK发生面发生面rbBAAK发生面发生面b 发生面发生面K基圆柱 Base cylinder 发生面 Generating plane基圆柱上的螺旋角 b直齿轮齿廓曲面的形成斜齿轮齿廓曲面的形成螺旋角（分度圆柱上的螺旋角） 1.齿廓曲面的形成渐开线螺旋面 ？端面齿形渐开线44b渐开线渐开线螺旋面螺旋面二齿轮啮合过程2. 斜齿轮啮合特点1KK啮合面啮合面2齿面接触线齿面接触线45直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮齿面接触线与齿向（轴线）平行；齿面接触线为斜线；突然突然进入/脱离啮合（加栽/卸载），传动平稳性差，冲击，振动，噪音大；逐渐逐渐进入/脱离啮合（加栽/卸载），

8、传动平稳，冲击，振动，噪音小；齿面接触线啮合特点471. 法面模数 mn与端面模数 mt分度圆柱 standard pitch cylinderBptpnddcoscosttnnmpmpcos/btmm 展 开48abnacbt2. 法面压力角n与端面压力角tbacatgnbaactgtabab cos acaccos/nttgtgNormal pressure angle n andtransverse pressure angle t49三、斜齿轮传动的几何尺寸ha = h*an mnhf = (h*an + c*n ) mn d = z mt = z mn / cos齿高分度圆标准中心距

9、 a = ( d1 + d2 ) / 2 = mn ( z1 + z2 ) / 2cos其它尺寸， P310 表8-7四、斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件mn1 = mn2 ; n1 = n2( mt1 = mt2 ; t1 = t2 )2. 外啮合： 1 = - 2内啮合： 1 = 21.附：螺旋线旋向判别51六、斜齿圆柱齿轮传动的当量齿数 equivalent teeth number 问题讨论？仿形法加工斜齿轮如何确定刀号 法面齿形与刀具齿形相同，仿形法加工斜齿轮应按法面齿形法面齿形 确定刀号；？与法面齿形相当的直齿轮是什么样的齿轮 u 当量齿轮 equivalent spur gear与

10、斜齿轮法面齿形相当的虚拟的直齿圆柱齿轮u 当量齿数 zv当量齿轮的齿数d52abC当量齿轮,cos2da 2db C22cos2dbanm22cosntmzmvz3cosz2cosnmdu 当量齿轮（数）的意义 据 zv 选铣刀 计算轮齿强度模数？d1FaCFnFtFrn1T1二、轮齿上的作用力圆周力：dtdTF12方向与1相反；径向力：cosntrtgFF 方向指向轴心；轴向力：tgFFta左右手定则。法向力Fn 分解为三个分力：FFrFnFnFtFaF斜齿圆柱齿轮传动二、强度计算要点：强度计算在法面内进行，法面齿形是其当量齿轮的齿形。1. 接触疲劳强度（一对钢制标准斜齿圆柱齿轮）2213/

11、) 1(305mmNibaKTiHH验算公式：设计公式（齿宽系数a = b/a）mmiKTiaaH312305) 1(2. 弯曲疲劳强度212111/cos6 . 16 . 1mmNzbmYKTdbmYKTFnFnFF验算公式：设计公式：mmziYKTmFaFn32121) 1(cos2 . 321cos2zzamn选z1, z2, 取8o20o， 计算 ， 圆整，最后定据当量齿数Zv确定YF材料改变时，系数305需修正斜齿圆柱齿轮传动教材公式没有此项，不妥354一、圆锥齿轮传动的应用、特点和分类1. 应用：传递交错轴之间的 运动和动力2. 特点u 轮齿分布在圆锥面上u 大端参数标准化圆柱 圆

12、锥GB12368-90 /P326一般 =900 斜齿圆锥齿轮 曲齿圆锥齿轮 直齿圆锥齿轮3. 分类u 直齿圆锥齿轮u 斜齿圆锥齿轮u 曲齿圆锥齿轮58二、直齿圆锥齿轮传动的几何参数和尺寸计算d11df2d2da2ORBhfhafa22a112u 传动比121212122112sinsinsin2sin2RRddzzi2112tgctgi090时u 同直齿轮相同的尺寸d = mz,u 齿根角 tgf = hf / Ru 齿 宽 BR/3 (取整)u 顶锥角 a = + f u 顶锥角 f = - f ha = h*am, hf = (h*a + c*)mu 锥 距22122212zzmrrRz

13、f212三、轮齿上的受力FtFrFa21mdT11CFn圆周力1112mtdTF 径向力11costgFFtr轴向力sin1tgFFtaFa1Fr2= -Ft2= - Fa2= - Fr2Fr1Fa2Ft1Ft2 如欲使轴上两个齿轮的轴向力方向相反，斜齿轮的旋向应如何确定？四、强度计算d1d212O12 锥齿轮强度近似认为和齿宽中点的当量齿轮相等。bO1O2O2O1FnRR-0.5b1. 接触疲劳强度验算公式：MPaibKTibRHH) 1(5 . 0335132设计公式：引入齿宽系数RbRmmiKTiRRHR31225 . 01 (3351）b取大受力不均a = 0.250.3非钢对钢需修正

14、3大端模数的确定：按传动比选择齿数：i=Z2 / Z1122212221imzzzmR1221iZRm按标准模数圆整2. 弯曲疲劳强度1212zbmYKTmFF验算公式： coszzv按当量齿数 确定YF由mmmmbRRdd5 . 011得Rmmm5 . 01设计公式：mmziYKTmFRRFm1)5 . 01 (42121圆整3齿轮构造9 齿轮的构造齿轮的构造据齿轮直径的大小，齿轮与轴可做为一体或分体。u 齿根圆与轴径接近时采用 一体式齿轮轴。u 齿轮直径远大于轴径时采 用组合式。齿轮轴E2mtE1.6md齿d轴成本 ！齿轮构造实心结构 da 160（航空产品有例外）腹板结构da 400齿轮传动的润滑和效率9 齿轮传动的润滑和效率齿轮传动的润滑和效率u 开式齿轮润滑：人工定期润滑u 闭式齿轮润滑：由圆周速度确定方式。h V 12 m/s 时，采用油池浸油润滑一级齿轮传动多级齿轮传动，需惰轮(带油轮)h为一个齿高，h 10 mm一、润滑方式齿轮传动的润滑和效率V 12 m/s